Новое устройство может определять параметры плазмы без искажений

Ученые из Казанского национального исследовательского технического университета имени А. Н. Туполева — КАИ разработали зондовую систему, позволяющую эффективно регистрировать свойства плазмы. Авторы собрали систему на основе аналого-цифрового преобразователя, способного непрерывно трансформировать входной сигнал от зонда в цифровой. Разработанная система дополнительно использовала численное дифференцирование или метод модуляции.

Ученые провели экспериментальные исследования в газоразрядной трубке с полыми электродами, в которую помещался подвижный зонд. Зонд изготовили из иридиевой проволоки, проведенной в стеклянный держатель. Исследователи предварительно выкачали воздух из газоразрядной трубки, а затем вводили в нее смесь гелия (He) и метана (CH4). Такая газовая смесь часто используется при синтезе углеродных наноструктур. В трубке с помощью источника постоянного тока авторы генерировали короткий тлеющий разряд. В результате большую часть трубки занимала плазма. С помощью зондовой системы исследователи получили вольт-амперные характеристики зонда, а также их вторые производные по прикладываемому потенциалу. Форма графика второй производной отличалась от эталонной, что указывало на осаждение углеродных наноструктур и образование пленки на поверхности зонда.

Для очистки поверхности зонда авторы использовали метод ионной бомбардировки, при котором на зонд подавали импульс отрицательного напряжения. Очистка поверхности зонда позволила улучшить сигнал и получить достоверный график второй производной. Таким образом ученым удалось разработать систему, эффективно оценивающую основные параметры плазмы. Она может использоваться при анализе состава газовых смесей и диагностике плазмы, с помощью которой синтезируют наноструктуры, применяющиеся в электронике, медицине и фармацевтике.